JP2020509830A - Endoscope with cover at distal end of cannula - Google Patents

Endoscope with cover at distal end of cannula Download PDF

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Abstract

内視鏡は、カニューレと、カニューレの遠位端における唯一の透光性又は透明カバーと、いずれもカニューレ内部にある光源及び撮像システムとを有する。光源は、カバー内へ光を送出する。その光の少なくとも一部は、カバーを通過して患者の体内の検査現場を照明し、その光の一部は、カバーの外側表面において内部反射し、カバーの内側表面へ向かって後退する。撮像システムは、検査現場から反射し、カバーを通って内視鏡へ戻った光を受け取る。部品は、カバーの外側表面において内部反射した光の一切が直接(例えばさらに反射することなく)撮像システムの光入力に到達することがないように構成される。【選択図】図2The endoscope has a cannula, a unique translucent or transparent cover at the distal end of the cannula, a light source and an imaging system, both inside the cannula. The light source emits light into the cover. At least some of the light passes through the cover to illuminate the examination site within the patient's body, and some of the light is internally reflected at the outer surface of the cover and recedes toward the inner surface of the cover. The imaging system receives the light reflected from the examination site and returned through the cover back to the endoscope. The component is configured so that none of the internally reflected light at the outer surface of the cover reaches the light input of the imaging system directly (eg, without further reflection). [Selection diagram] FIG.

Description

本出願は、2017年3月7日に出願された、ENDOSCOPE WITH COVER FOR LIGHT DELIVERY COMPONENT(S)と題された米国仮特許出願第62/467,908号に対する優先権の利益を主張するものである。先行出願の開示は、その全体が参照によって本願に組み込まれる。   This application claims the benefit of priority to US Provisional Patent Application No. 62 / 467,908, filed March 7, 2017, entitled ENDOSCOPE WITH COVER FOR LIGHT DELIVERY COMPONENT (S). is there. The disclosure of the prior application is hereby incorporated by reference in its entirety.

本開示は、内視鏡に関し、具体的には、カニューレの遠位端を覆うカバーを有する内視鏡に関する。   The present disclosure relates to endoscopes, and in particular, to endoscopes having a cover over a distal end of a cannula.

内視鏡は、体内部位の眺望をもたらすために体内へ導入され得る器具である。   An endoscope is a device that can be introduced into the body to provide a view of a body part.

一般に、内視鏡は、可能な限り小型であり、可能な限り十分に(患者の体内の)検査現場を照明し、手入れが簡単であり、設計において頑強であることが望ましい。   In general, it is desirable for an endoscope to be as small as possible, illuminate the examination site (within the patient's body) as fully as possible, easy to care for, and robust in design.

一般に、使用と使用の間、特に使用が異なる患者に関与する場合、内視鏡は滅菌される。   Generally, endoscopes are sterilized between uses, especially when the use involves patients who have different uses.

経時的に、複数回の滅菌プロセスを受けると、内視鏡の高効率で機能する能力は低下することもある。   Over time, multiple sterilization processes may reduce the ability of the endoscope to function efficiently.

1つの態様において、内視鏡は、カニューレと、カニューレの遠位端における透光性又は透明材料から成る唯一のカバーと、いずれもカニューレ内部にある光源及び撮像システムと、を有する。光源は、カバー内へ光を送出する。その光の少なくとも一部は、カバーを通過して患者の体内の検査現場を照明し、その光の一部は、カバーの外側表面において内部反射し、カバーの内側表面へ向かって後退する。撮像システムは、検査現場から反射し、カバーを通って内視鏡へ戻った光を受け取る。部品は、カバーの外側表面において内部反射した光の一切が直接(例えばさらに反射することなく)撮像システムの光入力に到達することがないように構成される。   In one aspect, an endoscope includes a cannula, a sole cover of a translucent or transparent material at the distal end of the cannula, and a light source and an imaging system, both within the cannula. The light source emits light into the cover. At least a portion of the light passes through the cover to illuminate the examination site within the patient's body, and a portion of the light internally reflects at the outer surface of the cover and recedes toward the inner surface of the cover. The imaging system receives light reflected from the inspection site and returned to the endoscope through the cover. The component is configured such that any internally reflected light at the outer surface of the cover does not directly (eg, without further reflection) reach the light input of the imaging system.

一般的な実装において、カバー、光源、及び撮像システムのジオメトリ(例えば相対構成)が、カバーの外側表面において内部反射した光の一切が直接(例えばさらに反射することなく)撮像システムの光入力に到達しないことを確実にする単独の要因である。例えばこれらの実装において、例えばカバー全体が透光性又は透明であり、内部反射(「第1反射」)光が通過するカバーのどの部分も、透光性又は透明でない材料から成ることはない。従って、一般的な実装において、(「第1反射」)光が通過するカバーのどの部分も、透光性又は透明でないことにより(「第1反射」)光の伝達を遮断することはない。   In a typical implementation, the geometry (e.g., relative configuration) of the cover, light source, and imaging system is such that any internally reflected light at the outer surface of the cover reaches the light input of the imaging system directly (e.g., without further reflection). It is the sole factor that ensures not to. For example, in these implementations, for example, the entire cover is translucent or transparent, and no portion of the cover through which internally reflected ("first reflection") light passes is made of a translucent or non-transparent material. Thus, in a typical implementation, any portion of the cover through which the ("first reflection") light passes does not block light transmission by being translucent or non-transparent ("first reflection").

いくつかの典型的な実装において、カバーは、全体にわたり均一又は少なくとも実質的に均一な光学特性を有する。例えばいくつかの実装において、カバー全体が、全体にわたり同じ透光性又は透明材料から成る。そのようなカバーは、透光性又は透明材料の「単一片」として形成され得る。カバーを説明するために使用される「単一片」という表現は、カバーが単一の連続的要素である(すなわち、予測可能な方法で材料の単一片を事実上破壊することなく容易に互いに分離され再び組み立てられ得る別個のパーツ又はセクションを有さない)ことを意味するものとして解釈すべきである。   In some typical implementations, the cover has uniform or at least substantially uniform optical properties throughout. For example, in some implementations, the entire cover is made of the same translucent or transparent material throughout. Such a cover may be formed as a "single piece" of translucent or transparent material. The expression "single piece" used to describe a cover means that the cover is a single continuous element (i.e., easily separated from each other in a predictable manner without effectively breaking the single pieces of material) And have no separate parts or sections that can be assembled and reassembled).

いくつかの実装において、カバーは、互いに接着又は他の方法で固定された2つ以上の片から成り得る。これらの複数片は、互いに同じ材料から成ってよく、あるいは異なる材料であってよい。同じ材料が用いられるか異なる材料が用いられるかにかかわらず、カバー、光源、及び撮像システムのジオメトリ(例えば相対構成)が、カバーの外側表面において内部反射した光の一切が直接(例えばさらに反射することなく)撮像システムの光入力に到達しないことを確実にする単独の要因であることは変わらず、内部反射(「第1反射」)光が通過するカバーのどの部も、透光性又は透明でない材料から成ることはない。   In some implementations, the cover may consist of two or more pieces glued or otherwise fixed to each other. These pieces may be of the same material as one another, or of different materials. Regardless of whether the same or different materials are used, the geometry (eg, relative configuration) of the cover, light source, and imaging system is such that any light internally reflected at the outer surface of the cover is directly (eg, more reflective) (Without) the sole factor that ensures that the light input of the imaging system is not reached, any part of the cover through which internally reflected ("first reflected") light passes is either translucent or transparent. It does not consist of non-materials.

カバーが複数片から成る実装において、他の任意の材料(例えば接着剤など)が存在する場合、これらの材料は一般に、光学等級材料であり、その結果生じる構造が、透明又は透光性材料の「単一片」が作用するのと同一に(又はほぼ同じように)作用することを可能にする光学特性を有する。   In a multi-piece implementation of the cover, if any other materials (such as adhesives) are present, these materials are generally optical grade materials, and the resulting structure may be a transparent or translucent material. It has optical properties that allow it to work the same (or nearly the same) as a "single piece" works.

他の態様において、内視鏡は、カニューレと、カニューレの遠位端にわたり延在する単一の完全に透光性又は透明なカバーと、カニューレ内部の光源と、カニューレ内部の撮像システムと、を有する。カバーは、第1外側表面及び第2内側表面を有する。光源は、カニューレの遠位端へ光を送出する。その光の第1部分は、カバーを通過して患者の体内の検査現場を照明する。その光の第2部分は、カバー内へ入るが、第2内側表面へ向かって(すなわちカニューレの内側へ向かって)第1外側表面において内部反射する。撮像システムは、患者の体内の検査現場から反射しカバーを通過して戻った任意の光を受け取る、カニューレ内部の光学素子を有する。ただし、カバー、光源、及び光学素子は、(カバー内へ入るが第2内側表面へ向かって第1外側表面において内部反射した)光の第2部分が直接(例えばさらに反射することなく)光学素子に到達することがないように構成される。   In another aspect, an endoscope includes a cannula, a single fully translucent or transparent cover extending over the distal end of the cannula, a light source inside the cannula, and an imaging system inside the cannula. Have. The cover has a first outer surface and a second inner surface. The light source emits light to the distal end of the cannula. The first portion of the light passes through the cover and illuminates the examination site within the patient's body. A second portion of the light enters the cover but is internally reflected at the first outer surface toward the second inner surface (ie, toward the inside of the cannula). The imaging system has optics inside the cannula that receive any light reflected from the examination site within the patient's body and back through the cover. However, the cover, the light source, and the optical element may be such that the second portion of light (entering the cover but internally reflected at the first outer surface toward the second inner surface) is directly (eg, without further reflection). Is configured so as not to reach.

また1つの態様において、内視鏡は、患者の体内に挿入するためのカニューレと、患者の体内の検査現場を照明するための光を送出するように構成されたカニューレ内部の光源と、光ファイバ束の遠位端にわたり延在する透光性又は透明カバーと、を含む。カバーは、内視鏡外の流体(例えば液体及び/又は気体)が光源に侵入又は到達することを防ぐとともに、カバーの前部外側表面に存在する光源からの光の全てが遮られずに検査現場に到達し検査現場を照明することを可能にするように、カニューレに結合される。   In another aspect, an endoscope includes a cannula for insertion into a patient, a light source inside the cannula configured to emit light for illuminating an examination site within the patient, and an optical fiber. A translucent or transparent cover extending over the distal end of the bundle. The cover prevents fluid (e.g., liquid and / or gas) outside the endoscope from entering or reaching the light source and inspects all light from the light source on the front outer surface of the cover without obstruction. Coupled to the cannula to allow to reach the site and illuminate the inspection site.

いくつかの実装において、カバーの前部外側表面に存在する光が一切、カニューレを含む内視鏡の任意の部分に当たり、又は遮断されることはない。よって例えば、光錐(すなわち光錐パターンにおいて送出された光)がカバーの前部外側表面を通って送出されるように内視鏡が構成された場合、光錐全体が、検査現場(例えば、内視鏡の遠位端の外側付近の身体部位)を照明するために利用可能である。概して、光錐は、3次元において円錐として表現され、特定のポイントから同時に光信号が到達する点を全て備え、従って、その点において同時に観察者に見える、空間時間内の表面と考えられ得る。   In some implementations, any light present on the front outer surface of the cover does not hit or block any portion of the endoscope, including the cannula. Thus, for example, if the endoscope is configured such that light cones (ie, light emitted in a light cone pattern) are sent through the front outer surface of the cover, the entire light cone will be exposed to the inspection site (eg, (A body part near the outside of the distal end of the endoscope). In general, a light cone is represented as a cone in three dimensions and comprises all points where light signals arrive from a particular point at the same time, and thus can be considered as a surface in space-time that is simultaneously visible to an observer at that point.

「検査現場」などの表現は、本明細書で用いられる場合、一般に、内視鏡を用いて照明され、場合によっては観察され得る、内視鏡の遠位端の周囲かつ付近の空間及び物体を指す。ただし、「検査現場」という表現は一般に、内視鏡自体のあらゆる部分を除外する。   Expressions such as "inspection site" as used herein are generally spaces and objects around and near the distal end of an endoscope that can be illuminated and possibly viewed using an endoscope. Point to. However, the expression "inspection site" generally excludes any part of the endoscope itself.

いくつかの実装において、光源は、遠隔光発生デバイスによって生成された光を送出するように構成された光ファイバの束又は光導体(複数も可)を含んでよい。概して、光ファイバは、例えばガラス(シリカ)又はプラスティックを通常人間の毛髪よりもわずかに太い径になるまで引張することによって作られた、任意の種類の可撓性透明繊維であってよい。光ファイバは、透明であってよいがより低い屈折率を有するクラッド材料に取り巻かれた透明芯を有してよい。光は芯において維持され、全内部反射として知られる現象によって、繊維の長さに沿って伝達する。いくつかの実装において、光源は光導体を含んでよい。   In some implementations, the light source may include a fiber optic bundle or light guide (s) configured to emit light generated by the remote light generating device. In general, an optical fiber may be any type of flexible transparent fiber made, for example, by stretching glass (silica) or plastic to a diameter that is usually slightly larger than human hair. The optical fiber may have a transparent core surrounded by a cladding material that may be transparent but have a lower refractive index. Light is maintained in the core and propagates along the length of the fiber by a phenomenon known as total internal reflection. In some implementations, the light source may include a light guide.

いくつかの実装によると、光導体/光ファイバ束の遠位端とカバーの内側表面との間に光学接着剤が存在する。光学接着剤は、事実上、説明された用例(複数も可)に関連して用いるために適した任意の種類の接着剤であってよい。   According to some implementations, there is an optical adhesive between the distal end of the light guide / fiber optic bundle and the inner surface of the cover. The optical adhesive may be virtually any type of adhesive suitable for use in connection with the described example (s).

いくつかの実装において、カバーは、透光性又は透明材料(例えばガラス、シリカなど)である。そのようなカバーは一般に、内側表面、内側表面に対向する外側表面、及び内側表面と外側表面とを接続する円筒形側面を有するディスク形状である。一般的な実装において、外側表面は、その全体にわたり平坦である。いくつかの実装において、内側表面もまた、その全体にわたり平坦である。一般的な実装において、カバーの透光性又は透明材料は、その体積全体にわたり(例えば、外側表面の全ての点から、内側表面の全ての点まで、円筒形側面に沿った全ての点、及びそれらの間の全ての点まで)実質的に均一である(実質的に均一な透光性及び/又は透明性を有する)。   In some implementations, the cover is a translucent or transparent material (eg, glass, silica, etc.). Such covers are generally disc-shaped having an inner surface, an outer surface opposite the inner surface, and cylindrical sides connecting the inner and outer surfaces. In a typical implementation, the outer surface is flat throughout. In some implementations, the inner surface is also flat throughout. In a typical implementation, the translucent or transparent material of the cover will cover its entire volume (e.g., all points along the cylindrical side, from all points on the outer surface to all points on the inner surface, and Substantially uniform (with substantially uniform light transmission and / or transparency) up to all points between them.

いくつかの実装において、カバー材料は、(例えば内視鏡の内側に面する)内側表面に少なくとも1つのキャビティを規定するように構成される。これらの実装において、光源(例えば光ファイバ束)は一般に、キャビティ内へ延在し、光源の遠位端は一般に、キャビティの底面に接着される。いくつかの実装において、材料内にキャビティは存在しない。   In some implementations, the cover material is configured to define at least one cavity on an inner surface (eg, facing the inside of the endoscope). In these implementations, a light source (eg, a fiber optic bundle) generally extends into the cavity, and the distal end of the light source is generally adhered to the bottom surface of the cavity. In some implementations, there are no cavities in the material.

いくつかの実装において、カバーは、(例えば各キャビティにおける)1又は複数のより薄い部分及び1又は複数のより厚い部分(その他の場所)を有する。これらの実装において、カバーの、検査現場から反射して撮像のために内視鏡へ戻る光が通る部分は一般に、カバーの、光源からの光が内視鏡から出る時に通る部分よりも厚い(実際にはかなり厚い)。   In some implementations, the cover has one or more thinner portions (eg, in each cavity) and one or more thicker portions (other locations). In these implementations, the portion of the cover through which light reflected from the inspection site and returning to the endoscope for imaging generally passes is thicker than the portion of the cover through which light from the light source exits the endoscope ( Actually quite thick).

一般的な実装において、内視鏡/内視鏡システムはさらに、カニューレ内部に、光学系(例えばレンズなどの任意の種類の光学素子)を有する撮像システムを含む。これらの実装のいくつかにおいて、光学系は、検査現場から反射して撮像のためにカバーを通って内視鏡へ戻る光を受け取るように構成され得る。これらの実装において、光源は一般に、カバーの、カバー内にキャビティの底部を形成する部分を介して、検査現場内へ光を送出するように構成され得る。光源からのその光の一部は、カバーの外側表面から内部反射し、それによって反射光はカバーの内側表面へ向かって後退する。光源、カバー(及びそのキャビティ)、及び撮像システムは、(その第1反射からの)反射光の一切が、その第1反射から直接撮像システムの光入力に到達しないことを確実にするように構成及び配置され得る。   In a typical implementation, the endoscope / endoscope system further includes an imaging system having optics (eg, any type of optical element such as a lens) inside the cannula. In some of these implementations, the optics may be configured to receive light that reflects off the inspection site and returns through the cover to the endoscope for imaging. In these implementations, the light source may generally be configured to emit light into the inspection site via a portion of the cover that forms the bottom of the cavity in the cover. Some of that light from the light source is internally reflected from the outer surface of the cover, such that the reflected light recedes toward the inner surface of the cover. The light source, cover (and its cavity), and the imaging system are configured to ensure that none of the reflected light (from the first reflection) reaches the light input of the imaging system directly from the first reflection. And can be arranged.

いくつかの実装において、反射光が、カバーの外側表面における第1反射から直接撮像システムへの光入口に到達することを防ぐための内視鏡の能力は、少なくとも、光源によってカバー内へ光が送出される角度、(キャビティがない場所の)カバーの厚さ、カバーの(例えばキャビティ(複数も可)における)光源の前部にある薄い部分の厚さ、及び光源の光出口と撮像システムの光入口との間の距離の関数である。   In some implementations, the endoscope's ability to prevent reflected light from reaching the light entrance to the imaging system directly from the first reflection on the outer surface of the cover is at least as much as the light source allows light into the cover. The angle delivered, the thickness of the cover (where there are no cavities), the thickness of the thin section of the cover in front of the light source (eg in the cavity (s)), and the light exit of the light source and the imaging system It is a function of the distance to the light entrance.

いくつかの実装において、カバーは、材料の単一片ではなく、(例えば光学接着剤によって)互いに保持された2つ(又はそれより多く)の個別片から成り得る。これらの実装のいくつかにおいて、カバーは、全範囲にわたり厚さが均一な透光性又は透明材料の第1片、第1片よりも厚く、全範囲にわたり厚さが均一な透光性又は透明材料の第2片、及び第2片を第1片に固定するための光学接着剤を含んでよい。第2片は、第1片に対して実質的に中央にあってよく、第1片よりも小さいので第1片の一部のみを被覆する。これらの実装において、光源の遠位端は、透光性又は透明材料の第1片の、透光性又は透明材料の第2片によって被覆されていない部分に接着され得る。   In some implementations, the cover may not consist of a single piece of material, but rather consist of two (or more) individual pieces held together (eg by an optical adhesive). In some of these implementations, the cover is a first piece of translucent or transparent material having a uniform thickness over the entire area, thicker than the first piece, and a translucent or transparent material having a uniform thickness over the entire area. A second piece of material and an optical adhesive for securing the second piece to the first piece may be included. The second piece may be substantially centered with respect to the first piece and, since it is smaller than the first piece, only covers a portion of the first piece. In these implementations, the distal end of the light source may be glued to a portion of the first piece of translucent or transparent material that is not covered by the second piece of translucent or transparent material.

カバーは一般に、(例えばはんだ付けなどによる)強力な流体密封接続でカニューレに結合される。概して、はんだ付けは、透明カバー上のはんだ領域における金属薄膜コーティングと、熱によって融解し、いくつかの例において金属であるカニューレを例えば透光性カバー上の薄膜コーティングに結合する、例えばAU及び/又はSNなどのはんだ材料とを用いることを指す。   The cover is typically coupled to the cannula with a strong fluid tight connection (eg, by soldering). In general, soldering involves melting the metal thin film coating in the solder area on the transparent cover with heat and bonding the cannula, which in some instances is metal, to the thin film coating on the translucent cover, eg, AU and / or Or, using a solder material such as SN.

いくつかの実装において、以下の利点の1又は複数が存在する。   In some implementations, one or more of the following advantages exists.

例えば、複数の、さらには多数の(例えば過酸化水素による低温ガスプラズマ滅菌などを用いた)滅菌サイクルへの耐性が特に高い内視鏡が提供され得る。より具体的には、内視鏡は、滅菌プロセスの結果として光ファイバ性能を低下させることなく、複数回、さらには多数回、滅菌され得る。これは、本明細書に開示されるように、光ファイバが光を供給する際に通る内視鏡の遠位端が、光ファイバが1)使用中に患者の身体と接触せず、2)滅菌中にプラズマガス、過酸化水素、及び/又は他の滅菌剤に触れないようにするカバーを有するためである。   For example, an endoscope may be provided that is particularly resistant to multiple and even multiple sterilization cycles (eg, using cold gas plasma sterilization with hydrogen peroxide). More specifically, the endoscope may be sterilized multiple times, and even multiple times, without degrading fiber optic performance as a result of the sterilization process. This is because, as disclosed herein, the distal end of the endoscope through which the optical fiber provides light does not cause the optical fiber to 1) come into contact with the patient's body during use and 2). This is because it has a cover that prevents exposure to plasma gas, hydrogen peroxide, and / or other sterilants during sterilization.

複数、さらには多数の(例えば過酸化水素による低温ガスプラズマ滅菌などを用いた)滅菌サイクルへの耐性に加えて、いくつかの実装において、一般的な実装における内視鏡は、他の種類の可撓性内視鏡と比べて、オートクレーブに関連する環境条件への耐性が高い。これもまた、本明細書に開示されるカバー構成に起因する。   In addition to withstanding multiple, and even multiple, sterilization cycles (eg, using cold gas plasma sterilization with hydrogen peroxide), in some implementations, endoscopes in common implementations may have other types of endoscopes. It is more resistant to the environmental conditions associated with autoclaves than flexible endoscopes. This is also due to the cover configuration disclosed herein.

加えて、検査現場(例えば患者の体内領域)へ高度の照明を送出するために特に適した内視鏡が提供され得る。これは、一般的な実装における内視鏡構成が、内視鏡の正面から出る光の全てが最終的に検査現場に到達し検査現場を効果的に照明することを確実にするためである。より具体的には、カバーから出る光が、例えばカニューレを含む内視鏡の任意の部分に当たる(又は遮断される)ことはない。   In addition, an endoscope may be provided that is particularly suitable for delivering a high degree of illumination to an examination site (e.g., a region of a patient's body). This is because the endoscope configuration in a typical implementation ensures that all of the light exiting the front of the endoscope eventually reaches the inspection site and effectively illuminates the inspection site. More specifically, light exiting the cover does not impinge (or are blocked) on any part of the endoscope, including, for example, a cannula.

繊維及び接着剤が患者に接触することはないので、繊維及びそれらの接着剤に非生体適合性材料が用いられてよい。これにより、繊維自体の品質の向上が可能である。   Since the fibers and adhesive do not come into contact with the patient, non-biocompatible materials may be used for the fibers and their adhesive. Thereby, the quality of the fiber itself can be improved.

いくつかの実装において、十分に小さければ、カバーガラスの裏側で光を直接供給するために発光ダイオード(LED)が用いられてもよい。これらの実装において、発光ダイオードの出力面は、カバーの背面に直接接着される。これらの実装において、LEDは、光ファイバの代わりに、又は光ファイバに加えて提供され得る。また、LEDが内視鏡の遠位端に提供(例えばカバーの背面に接着)される場合、LEDに至るまでのカニューレ内部に電気導体が提供される。   In some implementations, if small enough, light emitting diodes (LEDs) may be used to provide light directly behind the cover glass. In these implementations, the output surface of the light emitting diode is glued directly to the back of the cover. In these implementations, the LEDs may be provided instead of or in addition to optical fibers. Also, if the LED is provided at the distal end of the endoscope (eg, glued to the back of the cover), an electrical conductor is provided inside the cannula to the LED.

繊維のカバーは、例えばサファイアなど非常に硬質な材料であってよい。これにより、これらの実装において、繊維の表面に傷をつける可能性が非常に低いという利点が生じる。   The fiber cover may be a very hard material, such as sapphire. This has the advantage that in these implementations the likelihood of damaging the fiber surface is very low.

本明細書で用いられる場合、「実質的に」という言葉及び類似の言葉は、当然、それらの元来の意味に従って解釈すべきである。よって、「実質的に平坦な表面」は例えば、少なくとも予想される製造公差内で多くの部分(又は全体)が平坦な表面である。同様に、互いに「実質的に同一」であるものと識別されるキャビティは、少なくとも余所目には、又は予想される製造公差内で、多くの部分(又は全体)が同一である。同様に、「実質的に中央にある」は、少なくとも予想される製造公差内で多くの部分(又は全体)が中央にあることを意味する。   As used herein, the words "substantially" and similar words should, of course, be construed in accordance with their original meaning. Thus, a “substantially flat surface” is, for example, a surface that is at least part (or all) flat within expected manufacturing tolerances. Similarly, cavities that are identified as being "substantially identical" to each other are identical, at least in part, or within expected manufacturing tolerances, in many parts (or all). Similarly, "substantially centered" means that many parts (or the whole) are centered, at least within expected manufacturing tolerances.

他の特徴及び利点は、説明及び図面から、また特許請求の範囲から明らかになる。   Other features and advantages will be apparent from the description and drawings, and from the claims.

典型的な内視鏡の略図である。1 is a schematic diagram of a typical endoscope. 内視鏡のカニューレの遠位端における部品の典型的な構成を示す(図1の2−2に沿って示された)部分略断面図である。FIG. 2 is a partial schematic cross-sectional view (shown along 2-2 of FIG. 1) of an exemplary configuration of components at the distal end of the endoscope cannula. 内視鏡のカニューレの遠位端における部品の別のより詳細な典型的な構成を示す(図1の2−2に沿って示された)部分略断面図である。FIG. 2 is a partial schematic cross-sectional view (shown along 2-2 of FIG. 1) of another more detailed exemplary configuration of the components at the distal end of the endoscope cannula. 内視鏡のカニューレの遠位端における部品のさらに別の典型的な構成を示す(図1の2−2に沿って示された)部分略断面図である。FIG. 2 is a partial schematic cross-sectional view (shown along 2-2 of FIG. 1) of yet another exemplary configuration of components at the distal end of the endoscope cannula. 内視鏡の略図である。1 is a schematic diagram of an endoscope. 内視鏡内の光源によって生成されている光錐の略図である。1 is a schematic diagram of a light cone being generated by a light source in an endoscope. 内視鏡のカニューレの遠位端における部品のまたさらに別の典型的な構成を示す(図1の2−2に沿って示された)部分略断面図である。FIG. 2 is a partial schematic cross-sectional view (shown along 2-2 of FIG. 1) of yet another exemplary configuration of components at the distal end of the endoscope cannula.

類似の参照番号は類似の要素を指す。   Like reference numbers refer to like elements.

図1は、典型的な内視鏡100の略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram of a typical endoscope 100.

内視鏡100は、電子機器筐体102、電子機器筐体102から第1方向へ延在するカニューレ104、電子機器筐体102から延在するケーブル106、及びケーブル106の端部におけるコネクタ108を有する。使用中、コネクタ108は例えば、外部光源及び/又は(光源に給電するための)電源、及び/又は外部視覚モニタリングデバイス(例えばビデオスクリーン)に接続されてよく、それらはいずれも例示された図に示されない。   The endoscope 100 includes an electronic device housing 102, a cannula 104 extending from the electronic device housing 102 in the first direction, a cable 106 extending from the electronic device housing 102, and a connector 108 at an end of the cable 106. Have. In use, the connector 108 may be connected to, for example, an external light source and / or a power source (for powering the light source) and / or an external visual monitoring device (eg, a video screen), both of which are illustrated in the illustrated figures. Not shown.

内視鏡100は一般に、医師又は他の医療従事者が、内視鏡検査(すなわち、患者の体内の検査現場を視覚的に検査すること)を行うことを可能にするように構成され、動作可能である。これに関して、使用中、内視鏡100のカニューレ104は、その遠位端が患者の体内の検査現場付近にあるように、一般に患者の身体における小さな開口部を通って挿入され得る。挿入されると、内視鏡100は、カニューレ104を通して(例えば1又は複数の光ファイバ又は光導体を介して)光を送出してよく、その光の少なくとも一部は検査現場へ入光して検査現場を照明する。送出光は、検査現場における身体部位から反射し、カバーを介してカニューレ104の遠位端へ再び入光し、(例示された図には示されないが、例えばビデオスクリーンであってよく、又はビデオスクリーンを含んでよい)外部観察装置において、医療従事者によって検査の画像を観察又は生成することを容易にする。   The endoscope 100 is generally configured and operated to allow a physician or other healthcare professional to perform an endoscopy (ie, visually inspect an examination site within a patient's body). It is possible. In this regard, in use, the cannula 104 of the endoscope 100 may be inserted through a generally small opening in the patient's body, such that its distal end is near an examination site within the patient's body. When inserted, endoscope 100 may emit light (e.g., via one or more optical fibers or light guides) through cannula 104, at least a portion of the light entering the inspection site. Light up the inspection site. The outgoing light reflects off of the body part at the examination site and re-enters the distal end of cannula 104 through the cover (not shown in the illustrated figure, which may be, for example, a video screen or a video screen). An external viewing device (which may include a screen) facilitates viewing or generating an image of the test by a healthcare professional.

本明細書に詳しく開示されるように、内視鏡100は、とりわけ非常に高品質の撮像を確実にするために、カニューレ104の遠位端又はその付近に特定の構成の部品を有する。   As disclosed in detail herein, the endoscope 100 has a particular configuration of components at or near the distal end of the cannula 104 to ensure, among other things, very high quality imaging.

図2は、例えば、カニューレ104の遠位端における部品の1つの典型的な構成を表す。   FIG. 2 illustrates one exemplary configuration of components at the distal end of cannula 104, for example.

例示された実装によると、内視鏡100は、カニューレ104の遠位端にわたり延在する(かつ流体又はガス密封シールをもたらし得る)、単一(すなわち唯一)の完全に透光性又は透明のカバー214を有する。光源210及び撮像システム212(並びに撮像システム212への入光を容易にする光学素子211)は、カニューレの遠位端又はその付近におけるカニューレ内部にある。   According to the illustrated implementation, endoscope 100 is a single (ie, only) fully translucent or transparent, extending over the distal end of cannula 104 (and may provide a fluid or gas tight seal). It has a cover 214. Light source 210 and imaging system 212 (and optics 211 that facilitate light entry into imaging system 212) are inside the cannula at or near the distal end of the cannula.

動作中、光源210によってカバー214内へ送出された光の一部は、カバー214の外側表面217において内部反射し、カバー214の内側表面215へ向かって後退する。例示された実装において、光源210、カバー214、及び撮像システム212は、カバー214の外側表面217において内部反射しカバー214の内側表面215へ向かって後退する(「第1反射」)光の一切が撮像システム212の(211における)光入力へ直接(例えばさらに反射することなく)到達することがないように、互いに対して構成される。   In operation, a portion of the light emitted by light source 210 into cover 214 is internally reflected at outer surface 217 of cover 214 and recedes toward inner surface 215 of cover 214. In the illustrated implementation, light source 210, cover 214, and imaging system 212 have all of the light internally reflected at outer surface 217 of cover 214 and receding toward inner surface 215 of cover 214 ("first reflection"). The optical input (at 211) of the imaging system 212 is configured relative to each other such that it does not reach (eg, without further reflection) directly.

また、例示された実装において、カバー214、光源210、及び撮像システム212のジオメトリ(例えば相対物理構成)が、カバー214の外側表面217において内部反射した(「第1反射」)光の一切が撮像システム212の(211における)光入力へ直接(例えばさらに反射することなく)到達しないことを確実にする単独の要因である。例示された実装において、カバー214全体が透光性又は透明であり、内部反射(「第1反射」)光が通過するカバーの一部が、透光性又は透明でない材料から成ることはない。   Also, in the illustrated implementation, the geometry (eg, relative physical configuration) of the cover 214, the light source 210, and the imaging system 212 is such that any of the light internally reflected (“first reflection”) at the outer surface 217 of the cover 214 is imaged. It is the sole factor that ensures that the light input (at 211) of the system 212 is not reached directly (eg, without further reflection). In the illustrated implementation, the entire cover 214 is translucent or transparent, and no portion of the cover through which internally reflected ("first reflection") light passes is made of a translucent or non-transparent material.

いくつかの典型的な実装において、カバー214は全体にわたり均一又は少なくとも実質的に均一な光学特性を有する。例えば例示された実装において、カバー214全体が、全体的に透光性又は透明な材料の単一片で製作される。「単一片」という表現は、カバー214を説明するために使用される場合、カバーが単一の連続的要素(すなわち、材料の「単一片」を事実上破壊することなく予測可能な方法で互いに容易に分離され再び組み立てることができる別個のパーツ又はセクションを有さないもの)であるという概念を伝えるものとして解釈すべきである。例えば光ファイバの束又は光導体を含み得る光源210は、カニューレ104の遠位端へ光を送出するように構成される。例示された実装において、光源210の遠位端は、カバー214の内側表面に接触する(かつ接着され得る)。光源210の遠位端は、カバー214の内側表面に必ずしも接触する(又は接着される)必要はない。しかし、光源210の遠位端をカバーの内側表面に接触させることにより、光損失が低減される。また、光源210の遠位端をカバー214の内側表面に接着することにより、それらの間の良好な接触及び光源210の適切な位置合わせ/位置決めが確実にされ、維持される。事実上、任意の種類の光学等級接着剤が、光源210の遠位端をカバー214の内側表面に接着するために用いられ得る。   In some typical implementations, cover 214 has uniform or at least substantially uniform optical properties throughout. For example, in the illustrated implementation, the entire cover 214 is made of a single piece of an entirely translucent or transparent material. The term “single piece”, when used to describe the cover 214, means that the covers can be connected to each other in a predictable manner without effectively destroying a single continuous element (ie, a “single piece” of material). (Having no separate parts or sections that can be easily separated and reassembled). Light source 210, which may include, for example, a fiber optic bundle or light guide, is configured to emit light to the distal end of cannula 104. In the illustrated implementation, the distal end of light source 210 contacts (and may be adhered to) the inner surface of cover 214. The distal end of light source 210 need not necessarily contact (or adhere to) the inner surface of cover 214. However, by contacting the distal end of the light source 210 with the inner surface of the cover, light loss is reduced. Also, gluing the distal end of the light source 210 to the inner surface of the cover 214 ensures and maintains good contact therebetween and proper alignment / positioning of the light source 210. Virtually any type of optical grade adhesive can be used to adhere the distal end of light source 210 to the inner surface of cover 214.

光源210によってカニューレ104の遠位端へ送出された光の第1部分L1は、カバーを通過して患者の体内の検査現場を照明する。一般的な実装において、この光の少なくとも一部は、最終的に、検査領域内の物体(例えば患者の身体部位)から反射し、カバー214を再び通過し、光学素子211を介して撮像システム212へ入光する。   A first portion L1 of light emitted by the light source 210 to the distal end of the cannula 104 passes through the cover and illuminates the examination site within the patient. In a typical implementation, at least a portion of this light will eventually reflect off of objects in the examination area (eg, the patient's body part), pass through the cover 214 again, and via the optical element 211 to the imaging system 212. Light enters.

基本的に、光学素子211は、撮像システムの遠位端に開口部を規定し、光は、撮像システムへ入光し撮像システム212における画像生成プロセスの任意の役割を果たすためにこれを通らなければならない。すなわち、この光学素子211を通過する光のみが画像生成に関与し(又は何らかの影響を及ぼし)、光学素子211を通過しない光が画像生成に関与する(又は何らかの影響を及ぼす)ことはない。   Basically, optical element 211 defines an opening at the distal end of the imaging system through which light enters and plays an optional role in the image generation process at imaging system 212. Must. That is, only light passing through the optical element 211 contributes to (or has some effect on) image generation, and light that does not pass through the optical element 211 does not affect (or have any effect on) image generation.

撮像システム212のためのレンズ又は透明又は透光性カバーであってよい光学素子211は、例示された実装において、カバー214の付近にあるがカバー214と接触しない。光学素子211の遠位表面とカバー214の内側表面との間の距離は、様々な可能値を有してよく、光源210(及びそれがもたらす光錐)及びカバー214の物理構成に少なくとも部分的に依存し得る。様々な実装において、この距離は、例えば0.25ミリメートル〜1ミリメートルであってよい。   The optical element 211, which may be a lens or a transparent or translucent cover for the imaging system 212, is near the cover 214 but does not contact the cover 214 in the illustrated implementation. The distance between the distal surface of the optical element 211 and the inner surface of the cover 214 may have various possible values, at least partially due to the light source 210 (and the light cone it provides) and the physical configuration of the cover 214. May depend on In various implementations, this distance may be, for example, between 0.25 millimeter and 1 millimeter.

例示された構成によると、撮像システム212の遠位端(光学素子211)とカバー214の外側表面217との間の距離は、光源210の遠位端とカバー214の外側表面217との間の距離よりも大きい。   According to the illustrated configuration, the distance between the distal end of the imaging system 212 (optical element 211) and the outer surface 217 of the cover 214 is between the distal end of the light source 210 and the outer surface 217 of the cover 214. Greater than the distance.

撮像システム212は、光学素子211を介して撮像システムへ入光する光(例えば、カバー214を介して検査現場から戻る光)に基づいて検査現場の画像を生成する。一般に、撮像システム212によって生成された任意の画像(静止画像又は映像)は、内視鏡にある、又は内視鏡100が接続されたスクリーン又はレンズでの観察に使用可能にされる。   The imaging system 212 generates an image of the inspection site based on light entering the imaging system via the optical element 211 (for example, light returning from the inspection site via the cover 214). Generally, any image (still image or video) generated by the imaging system 212 is made available for viewing on a screen or lens that is on the endoscope or to which the endoscope 100 is connected.

光源210によってカニューレの遠位端へ送出された光の第2部分L2は、カバー214内へ入るが、最終的に、カバー214の正面、遠位表面、又は外側表面217において内部反射する。この「第1反射」光L2は、カニューレ104の内側表面215へ向かってカバー214を通って後退する。典型的な実装において、この「第1反射」光L2の一部L3は、内側表面215上の再入点RPにおいてカバー214の内側表面215を通過する。カバー214の内側表面におけるこの再入点RPの位置は、再入光L3が撮像システム212へ(例えば光学素子211を介して)到達せず、又は入光できないことを確実にする。具体的には、カバー214、(光源によって生成される光錐LCを含む)光源210、及び撮像システム212の光学素子211は、例示された実装において、再入光L3の一切が光学素子211を介して直接(例えば、最初にカバー214内での少なくとも2回の更なる内部反射を経ることなく)撮像システム212へ到達することがないように構成される。   A second portion L2 of light emitted by the light source 210 to the distal end of the cannula enters the cover 214, but ultimately reflects internally at the front, distal, or outer surface 217 of the cover 214. This “first reflected” light L 2 retracts through the cover 214 toward the inner surface 215 of the cannula 104. In a typical implementation, a portion L3 of this "first reflected" light L2 passes through inner surface 215 of cover 214 at re-entry point RP on inner surface 215. The location of this re-entry point RP on the inner surface of the cover 214 ensures that the re-entrant light L3 does not reach or cannot enter the imaging system 212 (eg, via the optical element 211). Specifically, the cover 214, the light source 210 (including the light cone LC generated by the light source), and the optical element 211 of the imaging system 212 are such that, in the illustrated implementation, all of the re-entered light L3 It is configured such that it does not directly reach the imaging system 212 via the cover (eg, without first undergoing at least two additional internal reflections within the cover 214).

従って、典型的な実装において、「第1反射」光L2の一部が撮像システム212へ(例えば光学素子211を介して)入光することはないので、「第1反射」光が画像生成に干渉し得ることはない。よって、内視鏡によって生成された検査現場の画像は、そのような干渉から自由であり得る。当然、一部の光(例えば、カバー214内で2回及び3回内部反射した光)が、最終的に光学素子211へ到達し、撮像システム212へ入光し得ることは可能である。ただし、複数の内部反射後、光学素子211を介して撮像システム212へ入光し得るそのような内部反射光はいずれもわずかであり、撮像システム212へ入光する光に関連する任意の起こり得る悪影響は、大半が無視できるものである。   Thus, in a typical implementation, a portion of the “first reflected” light L2 will not enter the imaging system 212 (eg, via the optical element 211), so that the “first reflected” light will be There can be no interference. Thus, the image of the inspection site generated by the endoscope may be free from such interference. Of course, it is possible that some light (eg, light that has been internally reflected twice and three times within the cover 214) may eventually reach the optical element 211 and enter the imaging system 212. However, after a plurality of internal reflections, any such internally reflected light that may enter the imaging system 212 via the optical element 211 is slight and any possible associated with light entering the imaging system 212 The negative effects are mostly negligible.

従って、システム部品(すなわち光源210(及びその光錐LC)、撮像システム212/光学素子211、及びカバー214)の相対ジオメトリは、示された有利な結果、すなわち、「第1反射」光L2の一部が直接撮像システム212へ入光することがないので、「第1反射」光の一部が内視鏡システムによって生成される画像に干渉し得ることがないという結果をもたらすことが分かる。この相対ジオメトリが構成され得る様々な方法が存在する。   Accordingly, the relative geometry of the system components (ie, light source 210 (and its light cone LC), imaging system 212 / optics 211, and cover 214) has the advantageous result shown, ie, of the “first reflected” light L2. It can be seen that the result is that a portion of the “first reflected” light cannot interfere with the image generated by the endoscope system, since a portion does not directly enter the imaging system 212. There are various ways in which this relative geometry can be constructed.

このように、典型的な実装において、内視鏡100は、(例えば患者の体内の)検査現場のより良好で鮮明な画像を提供することができる。   Thus, in a typical implementation, endoscope 100 may provide a better and sharper image of an examination site (eg, within a patient's body).

典型的な実装において、カバー214は、問題及び/又は汚染の原因になり得る、体液及び他の異物がカニューレ104の遠位先端に侵入することも防ぐ。これは特に、カバー214がカニューレ104の遠位端に対してシールを生成する実装において言える。他の利点も同様に考えられる。例えば、使用と使用の間、特に連続的使用が異なる患者に関与する場合、内視鏡100は滅菌されなければならない。滅菌は、例えば(STERRAD(登録商標)100NXシステムによって実装され得る類の)過酸化水素による低温ガスプラズマ滅菌、又はオートクレーブ内で高温飽和蒸気に晒すことを含む様々な技術のいずれか1つを用いて実現され得る。図1の内視鏡100は、特にカバー214とカニューレ104との間に密封シールが存在する場合、これらの滅菌技術に関連する環境条件(例えば高温及び/又は高湿度)への耐性が高い。   In a typical implementation, cover 214 also prevents bodily fluids and other foreign matter from penetrating the distal tip of cannula 104, which can cause problems and / or contamination. This is especially true in implementations where the cover 214 creates a seal against the distal end of the cannula 104. Other advantages are possible as well. For example, the endoscope 100 must be sterilized between uses, particularly if successive uses involve different patients. Sterilization may be performed using any one of a variety of techniques including, for example, cold gas plasma sterilization with hydrogen peroxide (of a kind that may be implemented by the STERRAD® 100NX system) or exposure to hot saturated steam in an autoclave. Can be realized. The endoscope 100 of FIG. 1 is highly resistant to the environmental conditions (eg, high temperature and / or humidity) associated with these sterilization techniques, especially when there is a hermetic seal between the cover 214 and the cannula 104.

また、典型的な実装において、内視鏡100は、複数の、さらには多数の(例えば過酸化水素による低温ガスプラズマ滅菌などを用いる)滅菌サイクルへの耐性が高い。一般に、他の種類の内視鏡において問題を引き起こし得るこれら複数回の滅菌は、内視鏡100の光学性能を目立った程度まで低下させることはない。これは特に、内視鏡の遠位端がカバーによってシールされており、また光ファイバ/光導体(及び他の内部部品)が1)使用中に患者の身体に接触することなく、かつ2)滅菌中にプラズマガス、過酸化水素、及び/又は他の滅菌剤に触れることがないようにカバーが構成されている例において当てはまる。   Also, in a typical implementation, endoscope 100 is highly resistant to multiple and even multiple sterilization cycles (eg, using cold gas plasma sterilization with hydrogen peroxide). Generally, these multiple sterilizations, which can cause problems in other types of endoscopes, do not significantly reduce the optical performance of endoscope 100. This is particularly the case when the distal end of the endoscope is sealed by a cover and the optical fibers / light guides (and other internal parts) do not 1) come into contact with the patient's body during use and 2). This is the case in instances where the cover is configured to prevent contact with plasma gas, hydrogen peroxide, and / or other sterilants during sterilization.

また、いくつかの実装において、カバーは、カバー214の正面を通過する光の全てが、例えばカバー214の外側表面が置かれた平面を通って延在し得るカニューレ又は他の物理構造の側面によって遮断されることなく検査現場に到達するように構成される。複数、さらには多数の(例えば過酸化水素による低温ガスプラズマ滅菌などを用いた)滅菌サイクルに耐えられることに加えて、いくつかの実装において、内視鏡100及びそのカバー構成は、他の種類の可撓性内視鏡と比べて、(例えば約132℃の高温飽和蒸気に約15〜20分間晒すことを含む)オートクレーブに関連する環境条件への耐性が高くなり得る。   Also, in some implementations, the cover may be provided by a side of a cannula or other physical structure where all of the light passing through the front of the cover 214 may extend, for example, through the plane in which the outer surface of the cover 214 is located. It is configured to reach the inspection site without being interrupted. In addition to being able to withstand multiple and even multiple sterilization cycles (eg, using cold gas plasma sterilization with hydrogen peroxide, etc.), in some implementations, the endoscope 100 and its cover configuration may be of other types. Can be more resistant to the environmental conditions associated with autoclaves (including, for example, exposure to hot saturated steam at about 132 ° C. for about 15-20 minutes).

図3は、内視鏡300の遠位端における部品の典型的な構成を示す部分断面図である。   FIG. 3 is a partial cross-sectional view illustrating a typical configuration of components at the distal end of the endoscope 300.

図3の内視鏡300は、図1に示す内視鏡100といくつかの点で同様である。例えば図3の内視鏡300は、患者の体内へ挿入するためのカニューレ104を有する。透光性又は透明カバー214がカニューレ104の遠位端にわたり延在する。カバー214は、平坦外側表面216及び(外側表面と対向する)平坦内側表面217を有する。カニューレ104の内部に(2つ示された)光源210が存在する。各光源210は、カバー214と直接物理的接触し、カバー214内へ光を送出するように構成され、その光の一部はカバー214を通過して患者の体内の検査現場を照明する。また(光学部品/撮像光学系211を有する)撮像システム212もカニューレ104内にある。撮像システム212は、患者の体内の検査現場から反射し、カバー214を通って内視鏡へ戻った光を(例えば自身の光学素子211を通して)受け取るように構成される。撮像システム212はその光を用いて、観察ステーション(例えばレンズ、ビデオスクリーンなど)において、例えば医療従事者によって観察され得る検査現場の1又は複数の画像を生成する。   The endoscope 300 of FIG. 3 is similar in some respects to the endoscope 100 shown in FIG. For example, the endoscope 300 of FIG. 3 has a cannula 104 for insertion into a patient's body. A translucent or transparent cover 214 extends over the distal end of cannula 104. Cover 214 has a flat outer surface 216 and a flat inner surface 217 (opposite the outer surface). Inside the cannula 104 is a light source 210 (two shown). Each light source 210 is in direct physical contact with the cover 214 and is configured to emit light into the cover 214, with some of the light passing through the cover 214 to illuminate the examination site within the patient's body. An imaging system 212 (with optics / imaging optics 211) is also within cannula 104. The imaging system 212 is configured to receive light (e.g., through its own optics 211) that reflects from the examination site within the patient's body and returns to the endoscope through the cover 214. The imaging system 212 uses the light to generate one or more images of the examination site at a viewing station (eg, a lens, video screen, etc.) that can be viewed, for example, by a healthcare professional.

動作中、各光源210は、カニューレ104の遠位端、及びカバー214内へ光を送出する。その光の第1部分はカバー214を通過し、患者の体内の検査現場を照明し、光の第2部分はカバー214内へ入り、再び内側表面へ向かって(検査現場に到達することなく)カバー214の外側表面において内部反射する。カバー、光源(及びその光錐)、及び光学素子は、(検査現場に到達することなく)カバー214の外側表面において内部反射した光の一部が直接(例えばカバー214の内部でさらに反射することなく)光学素子211に到達し、又は撮像システム212へ入光することがないように構成される。   In operation, each light source 210 emits light into the distal end of cannula 104 and into cover 214. A first portion of the light passes through the cover 214 and illuminates the examination site within the patient's body, and a second portion of the light enters the cover 214 and again toward the inner surface (without reaching the examination site). It is internally reflected at the outer surface of the cover 214. The cover, light source (and its cone), and optics are such that some of the light internally reflected at the outer surface of the cover 214 (without reaching the inspection site) is directly reflected (eg, further inside the cover 214). No) It is configured so that it does not reach the optical element 211 or enter the imaging system 212.

この結果をもたらし得る多くの様々な物理構成及び動作特徴が存在する。1つの典型的な実装において、各光源210は83度の光錐を生成し、カバー214は0.3ミリメートルの均一な厚さを有し、各光源210と撮像システム212又は光学素子211との間の距離D1は0.73ミリメートルであり、撮像システム212の遠位正面はカバー214の内側表面から(間に空いた空間を有して)分離され、撮像システム212の遠位正面とカバー214の外側表面との間の距離D2は0.5ミリメートルであり、各光源210の遠位端はカバー214の内側表面と物理的に接触している。   There are many different physical configurations and operational features that can produce this result. In one exemplary implementation, each light source 210 produces an 83-degree cone of light, the cover 214 has a uniform thickness of 0.3 millimeters, and each light source 210 is associated with an imaging system 212 or optical element 211. The distance D1 between them is 0.73 millimeters, the distal front of the imaging system 212 is separated from the inner surface of the cover 214 (with an intervening space), and the distal front of the imaging system 212 and the cover 214 are separated. The distance D2 to the outer surface of the light source is 0.5 millimeter, and the distal end of each light source 210 is in physical contact with the inner surface of the cover 214.

これらの寸法は当然、上述した利点、すなわち、(検査現場に到達することなく)カバー214の外側表面において内部反射した光の一部が直接(例えばカバー214の内部でさらに反射することなく)光学素子211に到達し、又は撮像システム212へ入光することはないという点を損なうことなく、変動してよい。例えば様々な実装において、光錐は75〜91度であってよく、カバー214の厚さTは0.1〜0.4ミリメートルであってよく、距離D1は0.6〜0.9ミリメートルであってよく、及び/又は距離D2は0.3〜0.6ミリメートルであってよい。いくつかの実装において、光源210の遠位端は、カバー214の内側表面から(接触せずに)分離され得る。   These dimensions are of course the advantage mentioned above, namely that some of the light internally reflected at the outer surface of the cover 214 (without reaching the inspection site) is directly optical (eg without further reflection inside the cover 214). It may vary without compromising that it does not reach element 211 or enter light into imaging system 212. For example, in various implementations, the light cone may be between 75 and 91 degrees, the thickness T of the cover 214 may be between 0.1 and 0.4 millimeters, and the distance D1 may be between 0.6 and 0.9 millimeters. And / or the distance D2 may be between 0.3 and 0.6 millimeters. In some implementations, the distal end of light source 210 may be separated (without contact) from the inner surface of cover 214.

いくつかの実装において、上記寸法の1又は複数は、(検査現場に到達することなく)カバー214の外側表面において内部反射した光のどの部も直接(例えばカバー214の内部でさらに反射することなく)光学素子211に到達し、又は撮像システム212へ入光することはないという結果をもたらしたまま、本明細書において特に言及されたものから変動してよい。   In some implementations, one or more of the above dimensions may be such that any portion of light internally reflected at the outer surface of cover 214 (without reaching the inspection site) is directly (eg, without further reflection inside cover 214). ) May vary from those specifically mentioned herein, with the result that it does not reach the optical element 211 or enter the imaging system 212.

例示された内視鏡は、光源210及びカバーガラスと接触し、及び/又はそれらを支持し得る剛性内部構造328を有する。この剛性内部構造328は、多種多様な材料又は材料の組み合わせのいずれか1つで製作され、又はそれを含んでよい。1つの典型的な実装において、剛性内部構造328は金属である。   The illustrated endoscope has a rigid internal structure 328 that can contact and / or support the light source 210 and the cover glass. The rigid inner structure 328 may be made of or include any one of a wide variety of materials or combinations of materials. In one exemplary implementation, rigid inner structure 328 is metal.

例示された実装において、剛性内部構造328は、カバー214へ延在し、カバー214と接触する。またいくつかの実装において、カバー214と、カバー214と接触する剛性内部構造328の一部との間に、接着材料が存在する。   In the illustrated implementation, the rigid inner structure 328 extends to and contacts the cover 214. Also, in some implementations, an adhesive material is present between the cover 214 and a portion of the rigid inner structure 328 that contacts the cover 214.

いくつかの実装において、剛性内部構造328は、カニューレ104を通りその遠位端へ向かって、光源(複数も可)210を取り巻き、支持し、及び/又は導いてよい。   In some implementations, the rigid inner structure 328 may surround, support, and / or direct the light source (s) 210 through the cannula 104 toward its distal end.

例示された実装におけるカバー214は、多種多様な方法でカニューレ104及び/又は他の部品に取り付けられ得る。1つの典型的な実装において、カバー214は、はんだ付け接続によってカニューレ104に固定され、これはいくつかの例において、それらの間に、内視鏡外からの流体が内視鏡300へ侵入すること又は光源(複数も可)210に到達することを防ぐシールをもたらす。   Cover 214 in the illustrated implementation may be attached to cannula 104 and / or other components in a wide variety of ways. In one typical implementation, the cover 214 is secured to the cannula 104 by a soldered connection, which in some instances allows fluid from outside the endoscope to enter the endoscope 300 between them. Or provide a seal that prevents access to the light source (s) 210.

カバー214は、光源210及びカニューレ104に対して、例えばカバー214の外側表面に存在する光源210からの(例えば83度の光錐における)光の全てが検査現場に到達し検査現場を照明することを確実にするように構成される。すなわち、カバー214の外側表面に存在する光が(カニューレ104を含む)内視鏡300のどこか一部によって遮断されることはない。   The cover 214 may provide the light source 210 and the cannula 104 with all of the light (eg, at an 83 degree light cone) from the light source 210 present on the outer surface of the cover 214 reaching and illuminating the inspection site. Is configured to ensure That is, light present on the outer surface of the cover 214 is not blocked by any part of the endoscope 300 (including the cannula 104).

図4は、図1のカニューレ104の遠位端における部品の他の典型的な構成を表す。   FIG. 4 illustrates another exemplary configuration of the components at the distal end of the cannula 104 of FIG.

例示された図は、カニューレ内部の光源710(例えば光を搬送し得る光ファイバの束)、カニューレ内部の(例えば撮像光学系を含む)撮像システム712、及び光源710及び撮像システム712にわたり延在しこれらを被覆する、カニューレの遠位端における単一片の透光性又は透明カバー714を示す。本明細書で用いられる「単一片」という表現は一般に、例示された実装におけるカバー714が、例えば容易又は予測可能に構成パーツに分離され、その後再び組み立てられることができない、ただ1片の透光性又は透明材料(例えばガラス又はプラスティック)から成るという事実を指す。   The illustrated illustration extends over a light source 710 (eg, a bundle of optical fibers that can carry light) inside the cannula, an imaging system 712 (including, eg, imaging optics) inside the cannula, and the light source 710 and the imaging system 712. A single piece of translucent or transparent cover 714 at the distal end of the cannula is shown covering them. As used herein, the expression "single piece" generally refers to a single piece of light transmission in which the cover 714 in the illustrated implementation is, for example, easily or predictably separated into component parts and cannot be reassembled thereafter. Refers to the fact that it consists of a transparent or transparent material (eg glass or plastic).

例示されたカバー714は、略平坦であり外側方向を向いた第1外側表面716、及び第1表面に対向し内側方向を向いた第2内側表面718を有する。図は、カバー714の第2表面718に2つのキャビティ720a、720bが存在することを示す。当然、様々な実装において、1つ以上から事実上任意の数のキャビティがカバー714の第2表面718に存在してよい。また、典型的な実装において、カバー714の第2表面718における全てのキャビティ720は、形状及びサイズが実質的に同一である。例示された実装において、例えばキャビティ720aはキャビティ720bと(サイズ及び形状が)実質的に同一である。1つの典型的な実装において、(第2表面718にわたり対照的に配置された)4つのキャビティが存在し、その各々は、サイズ及び形状が他と実質的に同一である。   The illustrated cover 714 has a first outer surface 716 that is generally flat and outwardly directed, and a second inner surface 718 facing the first surface and inwardly. The figure shows that there are two cavities 720a, 720b on the second surface 718 of the cover 714. Of course, in various implementations, one or more to virtually any number of cavities may be present on the second surface 718 of the cover 714. Also, in a typical implementation, all cavities 720 in the second surface 718 of the cover 714 are substantially identical in shape and size. In the illustrated implementation, for example, cavity 720a is substantially identical (in size and shape) to cavity 720b. In one exemplary implementation, there are four cavities (arranged symmetrically across the second surface 718), each of which is substantially identical in size and shape to the other.

各キャビティ720a、720bは、カバー714の厚さ(T1)の全体ではないが一部(実際には大部分)を通り延在する。例えば様々な実装において、各キャビティ720a、720bは、カバー714の厚さ(T1)の70%以上、又は80%以上、又は90%以上を通り延在してよい。各キャビティ720a、720bは、略平坦底面722a、722bと、平坦底面722a、722bからわずかに外方向に広がって上向きに延在し内部に(円筒形に近いが)わずかに円錐台形の空間を規定する1又は複数の側壁724a、724bとを有する。各キャビティ720a、720bは一般に、光源(例えば光ファイバ710の束)の対応する1つが、(円筒形に近いが)わずかに円錐台形の空間内に適合し、それによって光ファイバの遠位端がキャビティ720a、720bの底面722a、722bに到達又はほぼ到達し、(例えば光学接着剤721などによって)接着され得るように構成される。   Each cavity 720a, 720b extends through some, but not all, of the thickness (T1) of cover 714. For example, in various implementations, each cavity 720a, 720b may extend through 70% or more, or 80% or more, or 90% or more of the thickness (T1) of cover 714. Each cavity 720a, 720b has a substantially flat bottom surface 722a, 722b and a slightly outwardly extending upwardly extending from the flat bottom surface 722a, 722b to define a slightly frusto-conical space therein (although close to a cylinder). And one or more side walls 724a, 724b. Each cavity 720a, 720b generally accommodates a corresponding one of the light sources (e.g., a bundle of optical fibers 710) in a slightly (albeit close to cylindrical), slightly frustoconical space, whereby the distal end of the optical fiber is It is configured to reach or substantially reach the bottom surfaces 722a, 722b of the cavities 720a, 720b and be adhered (eg, by an optical adhesive 721, etc.).

キャビティ720a、720bはカバー714の厚さ(T1)全体を通り延在するわけではないので、各キャビティ720a、720bの底部726a、726bにわたり延在するカバー材料の(厚さT2を有する)薄片が存在する。一般的な実装において、この材料の薄片は、材料の薄片又はカバー714全体のいずれかの構造等剛性を過度に備えることなく実用的である限り薄くあってよい。一般的な実装において、これらのカバー材料の薄片の各々は、各キャビティ720a、720bの底部726a、726b全体にわたり均一又は少なくとも実質的に均一な厚さを有する。   Since cavities 720a, 720b do not extend through the entire thickness (T1) of cover 714, a flake (with thickness T2) of cover material extending across the bottom 726a, 726b of each cavity 720a, 720b. Exists. In a typical implementation, the flakes of this material may be as thin as practical without undue rigidity, such as the structure of either the flakes of material or the entire cover 714. In a typical implementation, each of these flakes of cover material has a uniform or at least substantially uniform thickness across the bottom 726a, 726b of each cavity 720a, 720b.

一般的な実装において、例示されたキャビティ720a、720b(及び他の光源の遠位端を受容するためにカバー714の第2表面718に形成され得る他の任意のキャビティ)を除き、カバー714の残りの部分は、実質的に一定の厚さ(T1)を有し、実質的に平滑な平坦外側表面716、及び718の一部である実質的に平滑な平坦内側表面を有する。具体的には、一般的な実装において、カバー714の実質的に平滑な平坦外側表面716のどこにもキャビティは存在しない。   In a typical implementation, the cover 714 is not covered with the exception of the illustrated cavities 720a, 720b (and any other cavities that may be formed in the second surface 718 of the cover 714 to receive the distal ends of other light sources). The remaining portion has a substantially constant thickness (T1) and has a substantially smooth flat outer surface 716, and a substantially smooth flat inner surface that is part of 718. Specifically, in a typical implementation, there are no cavities anywhere on the substantially smooth flat outer surface 716 of the cover 714.

例示された実装における光源710(例えば光ファイバの束)は、カバー714に至るまでずっとカニューレを通って延在する。実際、光源710の遠位端は、光源710の光ファイバの遠位端がキャビティ720aの底部726aにおいてカバー714の内側表面に接触(又は非常に接近)するように、キャビティ720a内へ延在する。図に示す例などの典型的な実装において、光源710の光ファイバの遠位端は、十分に高い温度安定性を有する光学接着剤によって、キャビティ720aの底部726aの内側表面に接着される。典型的な実装において、カバー714におけるキャビティの各々に別々の(光源710のような)光源が存在する。よって、図4には特に示されないが、典型的な実装において、キャビティ720bには別の光源(例えば別の光ファイバの束)が存在し、その別の光源は、光源710がキャビティ720aに対して配置されたのと正確に同じではなくともほぼ同じように、キャビティ720bに対して配置及び構成される。当然、典型的な実装において、カバー714に形成され得る他の任意のキャビティに関しても同じ概念が適用される。各々は一般に、自身の個別の光源(すなわち光ファイバの束)を得る。留意すべき点として、光源の各々又は全てに関する光は、同じ(又は異なる)遠隔光発生器(例えば発光ダイオード、レーザなど)を起点とし得る。   The light source 710 (eg, a fiber optic bundle) in the illustrated implementation extends through the cannula all the way to the cover 714. In fact, the distal end of light source 710 extends into cavity 720a such that the distal end of the optical fiber of light source 710 contacts (or is very close to) the inner surface of cover 714 at the bottom 726a of cavity 720a. . In a typical implementation, such as the example shown, the distal end of the optical fiber of the light source 710 is glued to the inner surface of the bottom 726a of the cavity 720a by an optical adhesive having sufficiently high temperature stability. In a typical implementation, there is a separate light source (such as light source 710) for each of the cavities in cover 714. Thus, although not specifically shown in FIG. 4, in a typical implementation, another light source (e.g., another fiber optic bundle) is present in cavity 720b and the other light source is a light source 710 relative to cavity 720a. Are positioned and configured relative to cavity 720b in a manner substantially, if not exactly, the same as positioned therein. Of course, in a typical implementation, the same concept applies for any other cavities that may be formed in cover 714. Each generally gets its own individual light source (ie, a bundle of optical fibers). It should be noted that the light for each or all of the light sources may originate from the same (or different) remote light generator (eg, light emitting diode, laser, etc.).

例示された実装における撮像システム712は、カバー714まで延在し、カバー714に接触(又は少なくとも非常に接近)する。一般的な実装において、撮像システム712の遠位端(すなわち、カバー714に近接又は接触する部分)は窓であり、これを例えば検査現場からの光が通過する。図2に表すような典型的な実装において、撮像システム712(例えば撮像システムの窓)に直接物理的に接触又は近接するカバー714の部分にはキャビティがない。すなわち、撮像システム712(又は撮像システム712の窓)を被覆する表面718の任意の部分にはキャビティがなく、撮像システム712を被覆するカバー714の表面718の全部が平滑かつ平坦である。   The imaging system 712 in the illustrated implementation extends to and contacts (or at least very close to) the cover 714. In a typical implementation, the distal end of the imaging system 712 (ie, the portion near or in contact with the cover 714) is a window through which light from, for example, an inspection site passes. In a typical implementation as depicted in FIG. 2, there is no cavity in the portion of the cover 714 that is in direct physical contact or proximity to the imaging system 712 (eg, a window of the imaging system). That is, any portion of the surface 718 covering the imaging system 712 (or a window of the imaging system 712) has no cavities, and the entire surface 718 of the cover 714 covering the imaging system 712 is smooth and flat.

例示された実装における撮像システム712は一般に、(検査現場から反射して戻る)光が、カバー714に面する(かつカバー714と直接物理的に接触し得る)表面を通って撮像システム712へ入光するように構成される。   Imaging system 712 in the illustrated implementation will generally allow light (reflected back from the inspection site) to enter imaging system 712 through a surface facing cover 714 (and which may be in direct physical contact with cover 714). It is configured to light.

撮像システム712への光入口は、光源710の光出力から距離D1だけ分離される。いくつかの実装において、内視鏡100内の光源の全て(又は少なくとも一部)は、撮像システム712に対して対照的な形式で配置される。内視鏡100内の光源の全てが撮像システム712に対して対照的な形式で配置された実装において、撮像システム712への光入口の全てが、各光源の光出力から同じ距離(例えばD1)だけ分離される。   The light entrance to the imaging system 712 is separated from the light output of the light source 710 by a distance D1. In some implementations, all (or at least some) of the light sources within endoscope 100 are arranged in a manner that is contrasting with respect to imaging system 712. In implementations where all of the light sources in endoscope 100 are arranged in a contrasting manner to imaging system 712, all of the light entrances to imaging system 712 are at the same distance from the light output of each light source (eg, D1). Only separated.

例示された実装における光源710は、キャビティ720aの底部726aを形成するカバー714の部分を介して、検査現場(すなわち、カバー714より先の空間、患者の体内)へ光を送出するように構成される。略円錐形状であってよい、光源710によって送出された光の大部分は、キャビティ720aの底部726aを通過して検査現場を照明するが、光の一部は、カバー714から出ることなくカバー714の外側表面に内部反射し得る。この(「第1反射」と付記された曲がった矢印によって表される)第1内部反射は、第1反射光をカバー714の内側表面718へ向かって後退させ、ここでその光の一部は内側表面718を(カニューレ内へ)通過し、その光の一部は、カバー714の正面へ向かってもう一度内部反射する。   The light source 710 in the illustrated implementation is configured to emit light to the examination site (ie, the space beyond the cover 714, the patient's body) through a portion of the cover 714 that forms the bottom 726a of the cavity 720a. You. Most of the light emitted by the light source 710, which may be substantially conical, illuminates the inspection site through the bottom 726a of the cavity 720a, but some of the light does not exit the cover 714. May be internally reflected by the outer surface of the body. This first internal reflection (represented by the bent arrow labeled "first reflection") causes the first reflected light to recede toward the inner surface 718 of the cover 714, where a portion of that light is Passing through the inner surface 718 (into the cannula), some of that light is again internally reflected towards the front of the cover 714.

光源によって送出された光のどれ程がカバー714の外側表面に最初に到達したときに内部反射(すなわち「第1反射」)するかの程度は、一般に、カバー材料、光がカバー714内へ送出される角度θ、及び少なかれ、光に含まれた波長の関数である。概して、入射角シータが、臨界角と呼ばれる特定の制限角度よりも大きい場合、光は、カバー714の外側表面に最初に到達したときに反射(すなわち「第1反射」)する。   The extent to which light emitted by the light source is internally reflected (ie, "first reflected") when first reaching the outer surface of cover 714 is generally determined by the cover material, the light transmitted into cover 714. Angle θ, and, to a lesser extent, the wavelength contained in the light. In general, if the angle of incidence theta is greater than a certain limiting angle, called the critical angle, light will reflect (ie, “first reflection”) when it first reaches the outer surface of cover 714.

概して、例示された実装における光源710、カバー714(及びそのキャビティ720a)、及び撮像システム712は、第1反射(すなわち「第1反射」)からの光の一切が、その第1反射において撮像システム712のための光入力に到達することができないことを確実にするように構成及び配置される。図2の略図に示すように、例えば、「第1反射」光は、光入口(すなわち、カバー714に近接又は接触する撮像システム712の表面)への到達に明らかに届かない。よって、「第1反射」光は、撮像システム又は内視鏡がシステムの外部観察デバイス(不図示)において検査現場の正確な高解像度画像を生成する能力に干渉すること、又はこれを制限することがない。   In general, the light source 710, cover 714 (and its cavity 720a), and imaging system 712 in the illustrated implementation are such that any of the light from the first reflection (i.e., "first reflection") is at the first reflection. Arranged and arranged to ensure that the light input for 712 cannot be reached. For example, as shown in the diagram of FIG. 2, for example, the “first reflected” light does not clearly reach the light entrance (ie, the surface of the imaging system 712 near or touching the cover 714). Thus, the "first reflected" light interferes with or limits the ability of the imaging system or endoscope to produce accurate high resolution images of the inspection site at the system's external viewing device (not shown). There is no.

また、一般的な実装において、例示された内視鏡100は、比較的小型の内視鏡(すなわち小さな外径のカニューレを有する内視鏡)においてこの結果(すなわち、「第1反射」光が第1反射において撮像システム712のための光入力に到達し得ないことを確実にすること)を実現する。カニューレ径を大きくすることは内視鏡の使用及び扱いを難しくするため、これは当然、望ましい。いくつかの例において、実際、「第1反射」光が第1反射において撮像システム712のための光入力に到達することを一切防ぐことは、カニューレ径を全く大きくすることなく、図2に示すような構成を用いて実現され得る。   Also, in a typical implementation, the illustrated endoscope 100 is capable of producing this result (ie, a “first reflected” light) in a relatively small endoscope (ie, an endoscope having a small outer diameter cannula). Ensuring that the light input for the imaging system 712 cannot be reached at the first reflection). This is, of course, desirable because increasing the cannula diameter makes it difficult to use and handle the endoscope. In some instances, in fact, preventing any “first reflection” light from reaching the light input for the imaging system 712 at the first reflection, as shown in FIG. 2 without any increase in cannula diameter It can be realized using such a configuration.

図2における「第1反射」光が撮像システム712への光入口に到達することを防ぐ内視鏡の能力は、光源によってカバー714内へ光が送出される角度θ、カバー714の正面716から背面718の撮像システム712に接触(又は近接)する部分までの厚さ(T1)、光源710の正面にあるカバー714の薄い部分の厚さ(T2)、及び光源710の光出口と撮像システム712の光入口との間の距離D1の関数であると考えられ得る。   The ability of the endoscope to prevent the “first reflected” light in FIG. 2 from reaching the light entrance to the imaging system 712 depends on the angle θ at which light is transmitted into the cover 714 by the light source, from the front 716 of the cover 714. The thickness (T1) of the back surface 718 to the portion that contacts (or approaches) the imaging system 712, the thickness (T2) of the thin portion of the cover 714 in front of the light source 710, and the light exit of the light source 710 and the imaging system 712. Can be considered to be a function of the distance D1 to the light entrance of

また、光源710がカバー714の前部外側表面716に非常に近いという事実により、カバー714の正面716から出る光の全て(例えば光錐全体)が検査現場に到達し、最終的に検査現場を効果的に照明することが確実である。具体的には、前部外側表面716から出る光が、例えばカニューレ104を含む内視鏡100の任意の部分に当たる(又は遮断される)ことはない。   Also, due to the fact that the light source 710 is very close to the front outer surface 716 of the cover 714, all of the light (e.g., the entire cone) exiting from the front 716 of the cover 714 reaches the inspection site and ultimately traverses the inspection site. It is ensured that the lighting is effective. Specifically, light exiting the front outer surface 716 does not impinge (or are blocked) on any portion of the endoscope 100, including, for example, the cannula 104.

図5は、電子機器筐体102、カニューレ104、ケーブル106、及びコネクタ108を含む、図1に示すような内視鏡100の略断面図である。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the endoscope 100 as shown in FIG. 1 including the electronic device housing 102, the cannula 104, the cable 106, and the connector 108.

例示された実装によると、外部光源(不図示)、外部電源(不図示)、及び/又は外部観察デバイス(不図示)に接続され得るコネクタ108は、内視鏡100の一端にある。ケーブル106は、コネクタ108から電子機器筐体102へ延在する。一般的な実装において、ケーブル106は、コネクタ108と電子機器筐体102との間で電気及び/又は光を搬送するように構成される。   According to the illustrated implementation, a connector 108 that can be connected to an external light source (not shown), an external power supply (not shown), and / or an external viewing device (not shown) is at one end of endoscope 100. The cable 106 extends from the connector 108 to the electronic device housing 102. In a typical implementation, the cable 106 is configured to carry electricity and / or light between the connector 108 and the electronics housing 102.

2つの光ファイバ束210a、210b(光源)は、カニューレ104を通って内視鏡100の遠位端へ延在する。使用中、光は、光ファイバ束210a、210bを介してカニューレを通って移動し、内視鏡100から出て、カバー214を通りその遠位端において検査現場を照明する。上述したように、カバー214を通り内視鏡100から出る光が一切、例えばカニューレ104の外縁を含む内視鏡100の任意の部分に当たる(又は遮断される)ことはない。   Two fiber optic bundles 210a, 210b (light sources) extend through cannula 104 to the distal end of endoscope 100. In use, light travels through the cannula via fiber optic bundles 210a, 210b, exits endoscope 100, passes through cover 214, and illuminates the examination site at its distal end. As described above, no light exiting the endoscope 100 through the cover 214 will impinge (or be blocked) on any portion of the endoscope 100 including, for example, the outer edge of the cannula 104.

例示された実装における撮像システム212は、光学系832と、光学系832に関連する光センサ及び(電子機器を有する)印刷回路基板834と、を有する。光は、カバー214を通って検査現場から内視鏡100へ戻り、戻り光を電気信号に変換する光センサへ光を向ける光学系832へ入光する。   The imaging system 212 in the illustrated implementation includes an optical system 832 and an optical sensor associated with the optical system 832 and a printed circuit board 834 (with electronics). The light returns from the inspection site to the endoscope 100 through the cover 214 and enters an optical system 832 that directs the light to an optical sensor that converts the returned light into an electric signal.

図6は、内視鏡100内の光ファイバ束(光源)の1つの一部であり得るような光ファイバ934によって生成されている光錐の略図である。光は、カバー214を通過すると拡張するように示される。例示された実装におけるファイバ径は1ミリメートルであり、開口角度は約86度である。本明細書のどこかで言及し、図6に示すように、一般的な実装において、内視鏡100は、光錐がカバー214の先で内視鏡の任意の部分によって遮断されることがないように構成される。具体的には、光ファイバ934によって放出された光錐の上縁は、カニューレ104の遠位端を距離(Dclear)だけ通過する。Dclearは事実上、ゼロよりも大きい任意の寸法であってよい。内視鏡100及びその様々な部品は、多様な寸法を有してよい。概して、内視鏡に関して小型性が非常に望ましいと考えられる。例として、典型的な内視鏡におけるカバー214の外径は約8.3ミリメートルである。他の例において、外径は8.5ミリメートルであってよい。また他の例において、外径は約9ミリメートルであってよい。この寸法は当然、わずかに変動し得るが、実際問題として、外径は通常、8ミリメートル以上10ミリメートル以下である。実際、この寸法は多くの場合、8ミリメートル〜8.5ミリメートル、又は8ミリメートル〜9ミリメートルである。 FIG. 6 is a schematic illustration of a light cone being generated by an optical fiber 934, which may be part of one of the fiber optic bundles (light sources) in the endoscope 100. Light is shown to expand as it passes through cover 214. The fiber diameter in the illustrated implementation is 1 millimeter and the aperture angle is about 86 degrees. As noted elsewhere herein and shown in FIG. 6, in a typical implementation, the endoscope 100 may have a light cone blocked by any portion of the endoscope beyond the cover 214. Not to be configured. Specifically, the upper edge of the light cone emitted by optical fiber 934 passes the distal end of cannula 104 a distance ( Dclear ). Dclear can be virtually any dimension greater than zero. Endoscope 100 and its various components may have various dimensions. In general, compactness is considered highly desirable for endoscopes. By way of example, the outer diameter of cover 214 in a typical endoscope is about 8.3 millimeters. In another example, the outer diameter may be 8.5 millimeters. In yet another example, the outer diameter may be about 9 millimeters. This dimension can, of course, vary slightly, but in practice the outer diameter is typically between 8 and 10 millimeters. In fact, this dimension is often between 8 and 8.5 millimeters, or between 8 and 9 millimeters.

典型的な内視鏡における各光源(すなわち光ファイバ束)の遠位端は、約1.2ミリメートルの径である(当然、これは単なる一例である)。いくつかの実装において、4つの個別の光源(例えば円形ファイバ束)が存在する。そのような実装において、カバー214の背面に4つのキャビティが存在する。他の実装において、2つの個別の光源(略半月形)が存在する。代替の実装において、撮像システムの周囲に環状に1つの束だけが存在し得る。   The distal end of each light source (ie, fiber optic bundle) in a typical endoscope is about 1.2 millimeters in diameter (this is, of course, only an example). In some implementations, there are four separate light sources (eg, a circular fiber bundle). In such an implementation, there are four cavities on the back of the cover 214. In other implementations, there are two separate light sources (approximately half-moon). In an alternative implementation, there may be only one bundle annularly around the imaging system.

いくつかの実装において、撮像システムのための2つの光入口(2つのカメラシステム)が存在し、各光入口は、約2.6ミリメートルの径を有する。ただし、1つのみ(又は2より多くの数)が存在してもよい。   In some implementations, there are two light entrances (two camera systems) for the imaging system, each light entrance having a diameter of about 2.6 millimeters. However, only one (or more than two) may exist.

カバー214の厚さは当然変動してよい。ただし、一般的な実装において、カバーのより厚い部分は0.5ミリメートル〜1ミリメートルである。ただし、いくつかの実装において、より厚い部分は0.3ミリメートルまで小さくあってよい。   The thickness of the cover 214 may, of course, vary. However, in a typical implementation, the thicker portion of the cover is between 0.5 and 1 millimeter. However, in some implementations, the thicker portion may be as small as 0.3 millimeter.

カバー214のより薄い(例えばキャビティが形成された)部分は一般に、0.1ミリメートル〜0.05ミリメートルである。いくつかの実装において、カバー214のより薄い部分は、0.2ミリメートルまで薄くあってよい。   The thinner (eg, cavity formed) portion of cover 214 is typically between 0.1 millimeter and 0.05 millimeter. In some implementations, the thinner portion of cover 214 may be as thin as 0.2 millimeter.

一般的な実装において、光源の光出口と撮像システムの光入口との間の距離は2ミリメートルである。ただし、様々な実装において、寸法は、例えば1〜4ミリメートルの範囲であってよい。   In a typical implementation, the distance between the light exit of the light source and the light entrance of the imaging system is 2 millimeters. However, in various implementations, the dimensions may be, for example, in the range of 1-4 millimeters.

図7は、内視鏡100のカニューレ104の遠位端における部品の他の典型的な構成を示す(図1における2−2に沿って示された)部分略断面図である。   FIG. 7 is a partial schematic cross-sectional view (shown along 2-2 in FIG. 1) of another exemplary configuration of components at the distal end of the cannula 104 of the endoscope 100.

図7に示す構成は、図4に示す構成と多くの点で同様である。例えば、図4の構成と同様、図7に示す構成は、光源210、撮像システム212、及びカバー1014を有する。まら、図4の構成と同様、光源210内の光ファイバの遠位端とカバー1014との間に光学接着剤221が存在する。   The configuration shown in FIG. 7 is similar in many respects to the configuration shown in FIG. For example, like the configuration in FIG. 4, the configuration illustrated in FIG. 7 includes a light source 210, an imaging system 212, and a cover 1014. 4, there is an optical adhesive 221 between the distal end of the optical fiber in the light source 210 and the cover 1014.

ただし、図4の構成と異なり、図7のカバー1014は単一片カバーではなく、光学接着剤1014cによって互いに接続され得る2片1014、1014bを有する。具体的には、例示された実装において、カバー1014は、薄く、全範囲にわたり均一な厚さの第1片1014と、第1片1014よりも厚く、全範囲にわたり均一な厚さの第2片1014bとを有する。光学接着剤1014cは、第2片1014bが第1片1014aに固定された状態を保つ。例示された実装によると、第2片1014bは、第1片1014aに対して実質的に中央にあり、第1片1014aの一部のみを被覆する。   However, unlike the configuration of FIG. 4, the cover 1014 of FIG. 7 is not a single-piece cover, but has two pieces 1014 and 1014b that can be connected to each other by an optical adhesive 1014c. Specifically, in the illustrated implementation, the cover 1014 is thin and has a first piece 1014 having a uniform thickness over the entire range, and a second piece having a thickness greater than the first piece 1014 and having a uniform thickness over the entire range. 1014b. The optical adhesive 1014c keeps the second piece 1014b fixed to the first piece 1014a. According to the illustrated implementation, the second piece 1014b is substantially centered with respect to the first piece 1014a and covers only a portion of the first piece 1014a.

本発明の数々の実施形態が説明された。しかしながら、理解されるように、本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得る。   A number of embodiments of the invention have been described. Nevertheless, as will be understood, various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.

例えば、内視鏡の(絶対的及び相対的)サイズ、形状、及び構成、及びその様々な実装は、大幅に変動し得る。また、本明細書には明確に開示されない他の部品及び副部品が、本明細書に開示された内視鏡と併用され、又は追加され得る。また、本明細書の開示は、例えば立体内視鏡を含む様々な種類の内視鏡構成に適合され得る。   For example, the (absolute and relative) size, shape, and configuration of the endoscope, and its various implementations, can vary widely. Also, other parts and sub-parts not explicitly disclosed herein may be used in conjunction with or added to the endoscope disclosed herein. Also, the disclosure herein may be adapted to various types of endoscope configurations, including, for example, stereoscopic endoscopes.

加えて、例えば本明細書に開示されたカバーを含む概念は、内視鏡に関連しない他の用途とともに使用するために適合され得る。   In addition, concepts including, for example, the covers disclosed herein may be adapted for use with other applications not related to endoscopes.

本明細書は多くの特定の実装詳細を含むが、これらは、任意の発明又は特許請求の範囲に記載され得るものへの限定として解釈されてはならず、特定の発明の特定の実施形態に特有の特徴の説明として解釈すべきである。個別の実施形態の文脈で本明細書において説明された特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて実装されてもよい。逆に、単一の実施形態の文脈で説明された様々な特徴は、複数の実施形態において個別に、あるいは任意の適切な部分的組み合わせで実装されてもよい。また、特徴は特定の組み合わせで機能するものとして上述され、またそのように特許請求の範囲において最初に記載され得るが、特許請求の範囲に記載の組み合わせによる1又は複数の特徴は、場合によっては組み合わせから削除されてよく、特許請求の範囲に記載の組み合わせは、部分的組み合わせ又は部分的組み合わせのバリエーションに向けられ得る。   Although this specification contains many specific implementation details, these should not be construed as limitations on any invention or what may be set forth in the claims, and should not be construed as limiting any particular embodiment of the particular invention. It should be construed as a description of a particular characteristic. Certain features described herein in the context of separate embodiments may be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features that are described in the context of a single embodiment can be implemented individually or in any suitable sub-combination in multiple embodiments. Also, although features may be described above as functioning in a particular combination and may be so first described in the claims, one or more features of the combinations recited in the claims may Combinations described in the claims may be directed to sub-combinations or variations of sub-combinations.

本明細書で使用される任意の相対的用語は、単に、説明している特定の実施形態における明確性のために提供されることを理解すべきである。相対的用語は、説明されるものの範囲が特定の位置又は配向を要するように限定することが意図されない。従って、そのような相対的用語は、本出願の範囲を限定するものとして解釈されてはならない。   It should be understood that any relative terms used herein are merely provided for clarity in the particular embodiment being described. Relative terms are not intended to limit the scope of what is described to a particular location or orientation. Therefore, such relative terms should not be construed as limiting the scope of the present application.

他の実装は、特許請求の範囲内である。   Other implementations are within the claims.

Claims (20)

患者の体内に挿入するためのカニューレと、
前記カニューレの遠位端全体にわたり延在する透明又は透光性材料から成る唯一のカバーであって、外側表面及び外側表面に対向する内側表面を有するカバーと、
前記カバー内へ、少なくとも一部が前記カバーを通過して前記患者の体内の検査現場を照明する光を送出するように構成された前記カニューレ内部の光源と、
前記患者の体内の前記検査現場から反射し、前記カバーを通って前記内視鏡へ戻った光を受け取るように構成された前記カニューレ内部の撮像システムと、を備える内視鏡であって、
動作中、前記光源によって前記カバー内へ送出された光の一部は、前記カバーの前記外側表面において内部反射し、前記カバーの前記内側表面へ向かって後退し、
前記光源、前記カバー、及び前記撮像システムは、前記カバーの前記外側表面において内部反射し前記カバーの前記内側表面へ向かって後退する光の一切が、直接、すなわちさらに内部反射することなく前記撮像システムの光入力に到達することがないように、互いに対して構成される、内視鏡。
A cannula for insertion into the patient's body,
A sole cover made of a transparent or translucent material extending over the distal end of the cannula, the cover having an outer surface and an inner surface opposite the outer surface;
A light source inside the cannula configured to emit light into the cover, at least in part, passing through the cover and illuminating an examination site within the patient's body;
An imaging system inside the cannula configured to receive light reflected from the examination site within the patient's body and returned to the endoscope through the cover.
In operation, a portion of the light emitted by the light source into the cover is internally reflected at the outer surface of the cover and recedes toward the inner surface of the cover;
The light source, the cover, and the imaging system may be configured such that any light internally reflected at the outer surface of the cover and receding toward the inner surface of the cover is directly, that is, without further internal reflection. Endoscopes configured with respect to each other so that they do not reach the light input of the endoscope.
前記カバー、前記光源、及び前記撮像システムの前記相対構成が、前記カバーの前記外側表面において内部反射した前記光の一切が前記撮像システムの光入力に直接到達しないことを確実にする単独の要因である、請求項1に記載の内視鏡。   The sole configuration of the cover, the light source, and the relative configuration of the imaging system ensures that none of the light internally reflected at the outer surface of the cover reaches the light input of the imaging system directly. The endoscope according to claim 1, wherein the endoscope is provided. 前記光が前記カバーの前記外側表面において内部反射し前記カバーの前記内側表面へ向かって後退する時に通る前記カバーのどの部分も、透光性又は透明ではない材料から成ることはない、請求項2に記載の内視鏡。   3. The cover of claim 2, wherein any portion of the cover through which the light internally reflects at the outer surface of the cover and recedes toward the inner surface of the cover does not comprise a translucent or non-transparent material. An endoscope according to claim 1. 前記カバーは、前記透光性又は透明材料の単一片で形成されるので、前記単一片の材料を破壊することなく予測可能な方法で容易に互いに分離され再び組み立てることができる別個のパーツ又はセクションを有さない、請求項2に記載の内視鏡。   Since the cover is formed of a single piece of the translucent or transparent material, separate parts or sections that can be easily separated from each other and reassembled in a predictable manner without breaking the single piece of material The endoscope according to claim 2, wherein the endoscope does not have a lens. 前記カバーは、互いに接着又は他の方法で固定される2つ以上の片から成る、請求項4に記載の内視鏡。   5. The endoscope according to claim 4, wherein the cover comprises two or more pieces that are glued or otherwise secured to each other. 前記カバーは、前記内視鏡外の流体が前記光源に侵入又は到達することを防ぐとともに、前記カバーの前記外側表面に存在する前記光源からの前記光の全てが前記検査現場に到達し前記検査現場を照明することが可能であるように、前記カニューレに結合される、請求項1に記載の内視鏡。   The cover prevents the fluid outside the endoscope from entering or reaching the light source, and all of the light from the light source present on the outer surface of the cover reaches the inspection site and performs the inspection. 2. The endoscope according to claim 1, wherein the endoscope is coupled to the cannula so that it can illuminate a scene. 前記カバーの前記外側表面に存在する前記光が、前記カニューレを含む前記内視鏡の任意の部分に当たらない、又は遮断されないように構成される、請求項6に記載の内視鏡。   The endoscope according to claim 6, wherein the light present on the outer surface of the cover is configured to not impinge or block any portion of the endoscope including the cannula. 前記光源は、遠隔光発生デバイスによって生成された前記光を送出するように構成された光導体又は光ファイバの束を備える、請求項1に記載の内視鏡。   The endoscope according to claim 1, wherein the light source comprises a light guide or a bundle of optical fibers configured to emit the light generated by a remote light generating device. 前記光導体又は前記光ファイバの束の遠位端と前記カバーの前記内側表面との間に光学接着剤をさらに備える、請求項8に記載の内視鏡。   The endoscope of claim 8, further comprising an optical adhesive between a distal end of the light guide or bundle of optical fibers and the inner surface of the cover. 前記カバーは、透光性又は透明材料の単一片である、請求項1に記載の内視鏡。   The endoscope according to claim 1, wherein the cover is a single piece of translucent or transparent material. 前記カバーは、前記内視鏡の内側に面する少なくとも1つのキャビティを規定するように構成される、請求項1に記載の内視鏡。   The endoscope according to claim 1, wherein the cover is configured to define at least one cavity facing the inside of the endoscope. 前記光源は前記キャビティ内へ延在する、請求項11に記載の内視鏡。   The endoscope according to claim 11, wherein the light source extends into the cavity. 前記光源の遠位端は、前記キャビティの底面に接着される、請求項12に記載の内視鏡。   The endoscope according to claim 12, wherein a distal end of the light source is adhered to a bottom surface of the cavity. 前記カバーの、前記撮像システムの前にある部分は、前記カバーの、前記光源の前にある部分よりも厚い、請求項11に記載の内視鏡。   12. The endoscope according to claim 11, wherein a portion of the cover in front of the imaging system is thicker than a portion of the cover in front of the light source. a)前記光源によって前記カバー内へ前記光が送出される角度、b)前記カバーの前記撮像システムの前にある前記部分の厚さ、c)前記カバーの前記光源の前にある部分の厚さ、及びd)前記光源の光出口と前記撮像システムの前記光入口との間の距離は、前記カバーの前記外側表面において内部反射し前記カバーの前記内側表面へ向かって後退する光が、前記内部反射から直接、前記撮像システムの光入力に到達することを防ぐように構成される、請求項14に記載の内視鏡。   a) the angle at which the light is transmitted into the cover by the light source; b) the thickness of the portion of the cover in front of the imaging system; c) the thickness of the portion of the cover in front of the light source. And d) the distance between the light outlet of the light source and the light inlet of the imaging system is such that the light internally reflected at the outer surface of the cover and receding toward the inner surface of the cover is reduced to the interior of the cover. 15. The endoscope according to claim 14, wherein the endoscope is configured to prevent reaching a light input of the imaging system directly from reflection. 前記カバーは、
全範囲にわたり厚さが均一な前記透光性又は透明材料の第1部分と、
前記第1片よりも厚いが、それでも全範囲にわたり厚さが均一な前記透光性又は透明材料の第2部分と、
前記第2片を前記第1片に固定するための光学接着剤と、を備え、
前記第2片は、前記第1片に対して実質的に中央にあり、前記第1片の一部のみを被覆する、請求項1に記載の内視鏡。
The cover,
A first portion of the translucent or transparent material having a uniform thickness over the entire range;
A second portion of the translucent or transparent material thicker than the first piece, but still uniform in thickness over the entire range;
An optical adhesive for fixing the second piece to the first piece,
The endoscope according to claim 1, wherein the second piece is substantially centered with respect to the first piece, and covers only a part of the first piece.
前記光源の遠位端は、前記透光性又は透明材料の第1片の、前記透光性又は透明材料の第2片によって被覆されていない部分に接着される、請求項16に記載の内視鏡。   17. The method of claim 16, wherein a distal end of the light source is adhered to a portion of the first piece of translucent or transparent material that is not covered by the second piece of translucent or transparent material. Endoscope. 前記カバーは、はんだ付け接続によって前記カニューレに結合される、請求項1に記載の内視鏡。   The endoscope according to claim 1, wherein the cover is coupled to the cannula by a solder connection. 前記患者の体内の前記検査現場は、前記内視鏡によって照明され観察され得る前記内視鏡の遠位端の周囲かつ付近の空間及び物体を含むが、前記内視鏡自体のあらゆる部分を除外する、請求項1に記載の内視鏡。   The inspection site within the patient's body includes space and objects around and near the distal end of the endoscope that can be illuminated and viewed by the endoscope, but excludes any portion of the endoscope itself. The endoscope according to claim 1, wherein 患者の体内に挿入するためのカニューレと、
前記カニューレの遠位端にわたり延在する単一の完全に透光性又は透明のカバーであって、第1外側表面及び第2内側表面を有するカバーと、
前記カニューレの前記遠位端へ光を送出するように構成された前記カニューレ内部の光源であって、前記カニューレの前記遠位端へ送出された前記光の第1部分が前記カバーを通過して前記患者の体内の検査現場を照明し、前記カニューレの前記遠位端へ送出された前記光の第2部分が前記カバー内へ入り前記第2内側表面へ向かって前記第1外側表面において内部反射する、光源と、
前記患者の体内の前記検査現場から反射し、前記カバーを通過して戻った光を受け取る、前記カニューレ内部の光学素子を備える撮像システムと、を備える内視鏡であって、
前記カバー、前記光源、及び前記光学素子は、前記カバー内へ入り前記第2内側表面へ向かって前記第1外側表面において内部反射する、前記カニューレの前記遠位端へ送出された前記光の前記第2部分が、直接、すなわちさらに内部反射することなく前記光学素子に到達することがないように構成される内視鏡。
A cannula for insertion into the patient's body,
A single fully translucent or transparent cover extending over the distal end of the cannula, the cover having a first outer surface and a second inner surface;
A light source within the cannula configured to emit light to the distal end of the cannula, wherein a first portion of the light emitted to the distal end of the cannula passes through the cover. Illuminating an examination site within the patient's body, wherein a second portion of the light delivered to the distal end of the cannula enters the cover and is internally reflected at the first outer surface toward the second inner surface The light source,
An imaging system comprising optical elements inside the cannula that receives light reflected from the examination site within the patient's body and returned through the cover.
The cover, the light source, and the optical element are configured to receive the light transmitted to the distal end of the cannula, wherein the light is transmitted into the cover and internally reflected at the first outer surface toward the second inner surface. An endoscope configured such that the second portion does not reach the optical element directly, that is, without further internal reflection.
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